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29.04.2014  Halbleiter ICs   MPS

Mit dem MPQ4569 bietet MONOLITHIC POWER SYSTEMS einen neuen synchronen Abwärtswandler für Eingangsspannungen von 4.5V bis 75V un

Der MPQ4569 vereint hohe Effizienz sowohl über einen sehr weiten Lastbereich als auch über einen weiten Eingangsspannungsbereich. Neben einem einstellbaren Soft-Start und einem Power-OK Signal kann der Anwender auch die Referenz von 1.0V (±1%) mit bis zu 100µA in seiner Anwendung nutzen. Über den EN-Pin kann der Regler bei einer definierten Quellenspannung mit einem Spannungsteiler eingeschaltet werden, die Einschaltschwelle hat eine Hysterese von 22%. Der einstellbare Soft-Start ist besonders bei Applikationen mit einem hohen Innenwiderstand der Quelle von großem Nutzen.

Aufgrund des geringen Arbeits-Ruhestroms von nur 20µA ist dieser IC ideal für Anwendungen in automobilen 24V Boardnetzen, die auch bei abgeschalteter Zündung noch bestimmte Funktionen bereit stellen müssen. Der MPQ4569 wird als AECQ100 G1 Version angeboten. Ein weiteres Anwendungsgebiet für den MPQ4569 sind Industriesysteme mit funktionaler Sicherheit nach IEC61508/SIL. Der Baustein ist auch eine sehr gute Lösung für die Versorgung von µC- und Zellenmonitor-Schaltungen in Multi Zellen Li-XX Batterie-Systemen. Für diese Systeme ist die Kombination aus hoher Eingangsspannung und einem Ruhestrom im Bereich von etwa einem Viertel des Selbst-Entladestroms typischer 18650 Zellen wichtig.

Kleine, nicht isolierte POE-Systeme kann der MPQ4569 bis 300mA versorgen!

Bei einer Ausgangsspannung von 5V erzielt der MPQ4569 für Lasten von 10mA bis 300mA und Eingangsspannungen von 12V bis 60V Effizienzwerte im Bereich von 84% bis 90%. Um eine hohe Effizienz über einen großen Laststrom- und Eingangsspannungsbereich zu erhalten, verwendet der MPQ4569 ein hysteretisches »Peak-Current-Mode-Verfahren«. Unterschreitet die Spannung am Fb-Pin die Referenz-Spannung, wird der obere MOSFET eingeschaltet bis der Strom im Schalter und der Spule den Spitzenwert von 700mA erreicht hat. Anschließend wird der obere MOSFET aus- und der untere MOSFET eingeschaltet bis der Strom in der Spule auf Null gefallen ist. Je nach Ausgangslast variiert der zeitliche Abstand dieser Schaltzyklen. Die effektive Schaltfrequenz wird also durch den Laststrom, das Eingangs-/Ausgangs-Spannungs-Verhältnis und durch den Wert der Induktivität festgelegt.

L*Ipk                    L*Ipk
TON = –––––––– ; TOFF = –––––  mit IPK = 0.7A
Vin-Vout                  Vout

Der empfohlene minimale Wert der Induktivität beträgt:
Vin, max*0.15µs
Lmin = ––––––––––––––––– 0.7A

Für 24V-Systeme mit einer max. Eingangsspannung von 30V sind das 6,5µH und für die max. zulässige Eingangsspannung von 75V sind es 16µH. Wird eine möglichst hohe Effizienz bei wenigen mA Laststrom angestrebt, sollte ein höherer Induktivitätswert im Bereich von 100µH verwendet werden. Durch diese Beschaltung des MPQ4569 werden die Schaltverluste im Verhältnis zur Ausgangsleistung verbessert. Bei hohen Eingangsspannungen kann die Effizienz bei kleinen Lastströmen verbessert werden, indem der Bias Pin des MPQ4569 vom Ausgang mit einer Spannung zwischen 2.9V und 5.5V gespeist wird. Bei Ausgangsspannungen von mehr als 5.5V kann zB eine Zener Diode zwischen Ausgang und Bias Pin geschaltet werden. Alternativ kann die Spannung auch aus einem anderen Schaltungsteil bezogen werden.

Für Anwendungen mit Eingangsspannung bis 45V und Lastströmen bis 100mA bietet MPS den MPQ4568 an. Dieser Baustein eignet sich aufgrund des einstellbaren Peak-Stroms besonders für die Versorgung von Sensoren, wie zB in 4mA bis 20mA Zweidraht Sensor-Systemen.

A03_Board.jpg
A03_Grafik1.jpg
Effizienzdaten für 5V Ausgang
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Effizienzdaten für 10V Ausgang mit Zener Diode zum Bias Pin
A03_Grafik3.jpg
Schaltung des MPQ4569
A03_Grafik4.jpg
Blockschaltbild des MPQ4569

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